Нелинейные схемы на операционных усилителях

На операционных усилителях можно строить не только линейные схемы (масштабный усилитель, интегратор, дифференциатор и типовые регуляторы), динамические процессы в которых описываются линейными дифференциальными уравнениями, но и нелинейные схемы (компаратор, релейный элемент и др.), выходное напряжение которых может изменяться нелинейным образом, например, скачком.

Компаратор представляет собой устройство, сравнивающее два входных сигнала (U_вх1 и U_вх2) и фиксирующее превышение уровня одного входного сигнала над другим скачкообразным изменением напряжения на выходе (U_вых). Функциональная схема компаратора (К) и его характеристика показаны на рис.1, а электрическая схема и характеристика К – на рис.2.

Релейный элемент – это устройство с одним входом и одним выходом, в котором плавное нарастание входного сигнала U_вх до определенного (порогового) значения U_п не сопровождается изменением выходного сигнала, но после превышения входным сигналом U_вх порогового уровня U_п напряжение на выходе U_вых изменяется скачком. Таким образом, данный элемент обладает так называемой релейной характеристикой. Функциональная схема релейного элемента (РЭ) и его характеристика показаны на рис.3, а электрическая схема и характеристика РЭ – на рис.4.